基于N,S共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂、制备方法及应用与流程

本发明涉及缓蚀剂制备，具体而言，涉及基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂、制备方法及应用。

背景技术：

1、铜是最早出土的金属之一，因其良好的延展性、导电性、导热性等化学性质被广泛使用于各种化工业、冶金业及电气等领域。但铜在潮湿环境中极容易腐蚀。为去除铜表面氧化物，酸洗是最常用的方法，硫酸是最常用的酸洗剂。但在酸洗过程中，铜常常会产生过腐蚀行为。缓蚀剂常用来抑制铜在硫酸中的腐蚀行为。目前缓蚀剂种类繁多，按照种类可分为有机缓释剂和无机缓蚀剂。但铜的缓蚀剂通常是一些含有杂原子的有机化合物，经常使用这些试剂会严重引起环境污染、资金浪费以及缓释效果不佳等问题。

2、到目前为止，已经报道了大量缓蚀剂，包括咪唑衍生物、喹啉衍生物、噻吩衍生物等。如果大量使用这些抑制剂，环境将受到污染且价格高，这不达到绿色化学的目标。因此，随着绿色化学的深层理念，开发一种绿色无污染的缓蚀剂迫在眉睫。

3、碳量子点作为缓蚀剂抑制金属在腐蚀介质中的腐蚀行为近年来引发各个领域专家们的关注。但以传统的碳源(对苯二胺、柠檬酸、咪唑及其衍生物等有机化合物)合成碳量子点存在价格高、碳源毒性强以及操作过程复杂等缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，是由瓜子壳和硫脲经过反应制得而成，而瓜子壳主要成分是纤维素及木质素，制备后的缓蚀剂主要的有效成分为n,s共掺杂瓜子壳碳量子点(n,s-cqds)，呈碳纤维结构，且结构最外层含有亲水基团和杂原子基团，在碳量子点与铜表面结合过程中，会形成1～2mm厚度的保护层，从而减少铜表面与腐蚀介质接触，降低反应活性位点从而影响溶液中的溶解氧向铜电极阳极扩散，另外n,s-cqds在阴极与cu+形成配位离子阻止cu+向cu2+转化进而实现缓蚀的目的。

2、反应过程如下：

3、阴极反应：2o2+4h++4e-→2h2o     (1)

4、阳极反应：

5、

6、进一步，所述亲水基团为-cooh、-oh含氧亲水基；

7、所述杂原子基团为-nh2、-so3。

8、该亲水基团使其能够更好的溶于水，该杂原子基团能够结合到金属表面形成保护层从而达到阻止金属腐蚀的目的，该亲水基团与杂原子基团相辅相成，协同作用。

9、本发明的目的之一在于提供一种基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的制备方法，具体操作如下：

10、将瓜子壳粉碎呈粉末后过100目的标准筛，粉末大小直径约在200mm左右。

11、将硫脲与瓜子壳粉末溶解装有纯水的烧杯中，得到悬浊液，在反应过程中硫脲作为氮源及硫源，瓜子壳主要成分是纤维素和木质素，其成分为c、h、o元素。

12、将悬浊液倒入100ml聚四氟乙烯内衬的反应釜加热，将反应温度调节为150-220℃，反应时间为8-12h，最优选为温度200℃，反应时间为10h，反应后、自然冷却得到碳量子点混合悬浊液，碳量子点混合悬浊液呈碳纤维结构，外部有-cooh、-oh含氧亲水基能使其更好地溶于水，-nh2、-so3杂原子基团能结合到金属表面形成保护层从而阻止金属腐蚀。

13、将所得碳量子杂质混合悬浊液过滤，得到碳量子点混合溶液。

14、将碳量子点混合溶液在纯水中透析，得到碳量子点溶液。

15、将碳量子点溶液冷冻干燥得到碳量子点粉末。

16、为了更好的实现本发明，进一步的，在制备过程中，瓜子壳和硫脲的质量比为1:1，且进一步优化该瓜子壳与硫脲均称取量为3.0g，，溶解的纯水用量为60ml。

17、为了更好的实现本发明，进一步的，在将所得碳量子点混合悬浊液过滤过程中，选择经过漏斗过滤后再用0.22μm针式过滤器进行过滤。

18、为了更好的实现本发明，进一步的，在透析中，透析分子截留量为1000da，透析时间为24h，期间每6h换一次纯水。

19、为了更好的实现本发明，进一步的，在冷冻干燥过程中，干燥时间为3d。

20、本发明的目的之三在于提供一种基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂在抑制铜腐蚀中的应用。

21、本发明的有益效果是：

22、本发明将瓜子壳与硫脲经过反应后制得的n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，在抑制铜在硫酸中腐蚀过程中起到较好的缓蚀作用，其主要是因为该n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂具有亲水基团和杂原子基团，其中杂原子基团能够与金属表面相结合形成保护层，从而达到缓蚀的目的，亲水基团提高n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的亲水性，其结构相互协同，缺一不可，进一步，该基于n,s共掺杂碳量子点缓蚀剂在0.5m硫酸中可以有效的抑制铜的腐蚀。

23、本发明以瓜子壳为原料制备的碳量子点作为缓蚀剂，具有材料来源广，价格低廉且成分相对新颖等优势，除此之外，本发明的制备方法简单，操作过程可控，且简易，更有利工业化制备。

技术特征：

1.基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，其特征在于，包括瓜子壳和硫脲经反应得到n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，所述缓蚀剂呈碳纤维结构，且结构最外层含有亲水基团和杂原子基团。

2.根据权利要求1所述基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求4所述基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的后制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求4所述基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的后制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求4所述所述基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的后制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的基于n,s共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂在抑制铜在硫酸中腐蚀的应用。

技术总结本发明提供一种基于N,S共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂、制备方法及应用，涉及缓蚀剂的技术领域，包括瓜子壳和硫脲经反应得到N,S共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，缓蚀剂呈碳纤维结构，且结构最外层含有亲水基团和杂原子基团。本发明将瓜子壳与硫脲经过反应后制得的N,S共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂，在抑制铜在硫酸中腐蚀过程中起到较好的缓蚀作用，其主要是因此该N,S共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂具有亲水基团和杂原子基团，其中杂原子基团能够与金属表面相结合形成保护层，从而达到缓蚀的目的，亲水基团提高N,S共掺杂瓜子壳碳量子点的缓蚀剂的亲水性，该基于N,S共掺杂碳量子点缓蚀剂在0.5M硫酸中可以有效的抑制铜的腐蚀。技术研发人员：谭伯川,刘艳,熊俊乐,冉云,龚智力受保护的技术使用者：重庆昆顶环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13